(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物形燃料電池側に燃焼器を有し、ガスタービンの圧縮機からの吐出空気を前記固体酸化物形燃料電池に供給する空気供給ラインと、
前記固体酸化物形燃料電池から排出される排出空気を前記ガスタービンのガスタービン燃焼器に供給する排出空気供給ラインと、を備えた固体酸化物形燃料電池およびガスタービンが結合されたコンバインドシステムであって、
前記空気供給ラインの系統には、前記吐出空気を冷却する冷却器が備えられ、
前記冷却器は、前記空気供給ラインから分岐し、合流する冷却ラインに備えられていることを特徴とするコンバインドシステム。
【請求項２】
前記冷却ラインは、前記空気供給ラインから分岐される空気流量を調整する流量調整弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドシステム。
【請求項３】
前記冷却ラインは、前記吐出空気と前記排出空気との間で熱交換を行う熱交換器よりも上流側位置で前記空気供給ラインから分岐し、前記熱交換器よりも下流側位置で前記空気供給ラインに合流することを特徴とする請求項１または２に記載のコンバインドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池およびガスタービンが結合されたコンバインドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＳＯＦＣ）は、用途の広い高効率な燃料電池として知られている。
この固体酸化物形燃料電池は、イオン電導率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出され、ガスタービンの排ガス熱を利用して高温とされた吐出空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用できる、また、固体酸化物形燃料電池で利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器の燃料として使用できる等、ガスタービンとの相性がよい。
このため、たとえば、特許文献１に示されるように、高効率を達成できる発電システムとして固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３６８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体酸化物形燃料電池に供給されるガスタービン圧縮機の吐出空気はガスタービンの燃焼排ガスと熱交換されることによって、たとえば、４００℃程度まで昇温されている。
一方、固体酸化物形燃料電池では、発電を行うためには、固体酸化物形燃料電池を、たとえば、６００℃程度まで昇温する必要がある。
固体酸化物形燃料電池の運転開始時にこの昇温を吐出空気で行う場合、ガスタービン圧縮機の吐出空気では固体酸化物形燃料電池の昇温に十分な熱量を与えられないので、吐出空気を昇温するために別途燃焼器が備えられている。
【０００５】
この燃焼器を安定して運転するために必要な燃料の量（最低投入燃料量）があり、この最低投入燃料量を燃焼すると、吐出空気は急激に、たとえば、１００℃程度一気に昇温される。言い換えると、昇温幅約１００℃以下での細やかな温度制御が出来ない。
このように、突然昇温した吐出空気が固体酸化物形燃料電池に提供されると、固体酸化物形燃料電池に熱衝撃（ヒートショック）がかかるので、機器の損傷等により耐久性が劣化する恐れがある。一方、固体酸化物形燃料電池が発熱し出すと、燃焼器による昇温が不要となる。燃焼器の運転を停止すると、前記と反対に１００℃程度一気に降温されることになるので、固体酸化物形燃料電池の熱的自立状態が崩れる等、性能に影響が現れる。
【０００６】
また、固体酸化物形燃料電池の運転を停止し、固体酸化物形燃料電池の温度を下げる（降温操作）場合、運転中のガスタービンの吐出空気を用いると４００℃以下にするには、ガスタービンからの吐出空気の供給を停止し、自然冷却に任せることとなるので、時間がかかることになる。固体酸化物形燃料電池は保温性がよいため、自然冷却では常温に戻るのに、たとえば、２週間もかかることになる。
【０００７】
このため、たとえば、ガスタービンの運転を停止し、ガスタービン圧縮機を別途装備されたモータで駆動して、圧縮程度が小さい、したがって、温度が低い吐出空気を作り、これを固体酸化物形燃料電池に供給して冷却することが行われる。
この場合、モータで駆動される圧縮機が発生する吐出空気の圧力は低いので、固体酸化物形燃料電池の系内圧力をそれに合わせる必要がある。このため、固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを切り離し、固体酸化物形燃料電池の系内圧力を調整し、再度両者を接続することになるので、作業時間が必要とされる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、ガスタービンの吐出空気の温度を細かく調整可能とし、固体酸化物形燃料電池の起動・停止時の熱衝撃を抑制するとともに操作性を向上させ得るコンバインドシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明にかかるコンバインドシステムは、固体酸化物形燃料電池側に燃焼器を有し、ガスタービンの圧縮機からの吐出空気を前記固体酸化物形燃料電池に供給する空気供給ラインと、前記固体酸化物形燃料電池から排出される排出空気を前記ガスタービンのガスタービン燃焼器に供給する排出空気供給ラインと、を備えた固体酸化物形燃料電池およびガスタービンが結合されたコンバインドシステムであって、前記空気供給ラインの系統には、前記吐出空気を冷却する冷却器が備えられ、前記冷却器は、前記空気供給ラインから分岐し、合流する冷却ラインに備えられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ガスタービンの圧縮機からの吐出空気を固体酸化物形燃料電池に供給する空気供給ラインには、吐出空気を冷却する冷却器が備えられているので、吐出空気を加熱する燃焼器と併せて用いることによって固体酸化物形燃料電池へ供給する吐出空気の温度を細かく調節することができる。
たとえば、固体酸化物形燃料電池の起動時における燃焼器点火による吐出空気の急激な温度上昇に対して、冷却器によってその温度上昇に見合う分だけ冷却することによって、この急激な温度上昇を抑制することができる。その後、冷却器による冷却を徐々に弱めることによって、吐出空気の温度を徐々に、滑らかに上昇させることができる。このように、燃焼器点火に伴う急激な温度上昇を抑制できるので、固体酸化物形燃料電池に与える熱衝撃を抑制することができる。
【００１１】
また、固体酸化物形燃料電池が発熱し出すと、燃焼器による昇温が不具合となるので、燃焼器を消火することになる。この場合、燃焼器消火の前に、冷却器によって燃焼器消火時点の温度まで徐々に冷却して降温し、燃焼器消火とタイミングを合わせて冷却器による冷却を停止させることによって、固体酸化物形燃料電池に入る吐出空気の温度が一気に低下することを抑制できる。したがって、固体酸化物形燃料電池の熱的自立状態が壊れる等、性能に影響が現れることを抑制することができる。
【００１２】
さらに、冷却器によって冷却することによって、ガスタービンが運転中であってもガスタービンの吐出空気の温度を運転中の温度よりも低い温度とすることができる。固体酸化物形燃料電池の運転を停止し、固体酸化物形燃料電池の温度を下げる（降温操作）場合、この低い温度の吐出空気を供給することによって効率的に固体酸化物形燃料電池の温度を低下することができる。
このように冷却器を用いて吐出空気を冷却できるようにしたことによって、ガスタービンの吐出空気の温度を細かく調整でき、固体酸化物形燃料電池の起動・停止時の熱衝撃を抑制できるとともに操作性を向上させることができる。
しかも、冷却器は、空気供給ラインから分岐し、合流する冷却ライン、言い換えると、空気供給ラインの一部と並列している冷却ラインに備えられているので、吐出空気を冷却ラインに選択的に通すことができる。
このため、固体酸化物形燃料電池の定常運転時に、吐出空気が冷却器を通過しないようにし、吐出空気に対する冷却器による圧損がかからないようにできるので、固体酸化物形燃料電池の運転を安定して行うことができる。
また、前記発明では、前記冷却ラインは、前記空気供給ラインから分岐される空気流量を調整する流量調整弁が備えられていてもよい。
【００１５】
また、前記発明では、前記冷却ラインは、前記吐出空気と前記排出空気との間で熱交換を行う熱交換器よりも上流側位置で前記空気供給ラインから分岐し、前記熱交換器よりも下流側位置で前記空気供給ラインに合流することが好ましい。
【００１６】
このようにすると、冷却器によって冷却された吐出空気が熱交換器に供給されないので、排出空気の温度が必要以上に下げられることを抑制できる。
このように、排出空気の温度を所定に維持できると、ガスタービンの燃焼器における燃焼状態の悪化を抑制できるし、燃焼状態を維持するために燃料の投入量を増加させることを不要とできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガスタービンの圧縮機からの吐出空気を固体酸化物形燃料電池に供給する空気供給ラインには、吐出空気を冷却する冷却器が備えられているので、ガスタービンの吐出空気の温度を細かく調整でき、固体酸化物形燃料電池の起動・停止時の熱衝撃を抑制できるとともに操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムについて、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【００１９】
ＳＯＦＣコンバインド発電システム（固体酸化物形燃料電池およびガスタービンが結合されたコンバインドシステム）１には、図１に示すように、ガスタービン３と、ガスタービン３により駆動される発電機５と、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）７と、が備えられている。
ＳＯＦＣコンバインド発電システム１は、ＳＯＦＣ７による発電と、ガスタービン３による発電とを組み合わせて、高い発電効率を得るように構成したものである。
【００２０】
ガスタービン３には、空気を圧縮する圧縮機９と、燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器１１と、ガスタービン燃焼器１１から供給された燃焼ガスを膨張させて回転するタービン１３と、が備えられている。
空気を導入して圧縮する圧縮機９は、タービン１３と同軸に連結されている。
発電機５は、タービン１３と同軸に連結されている。
【００２１】
圧縮機９で圧縮され、吐出された吐出空気は、吐出空気流路（空気供給ライン）１５を通ってＳＯＦＣ７の空気極の導入部に供給される。
この吐出空気はＳＯＦＣ７で酸化剤として用いられた後、ＳＯＦＣ７の空気極側から排出空気として排出される。
この排出空気は、排出空気流路（排出空気供給ライン）１７を通ってガスタービン燃焼器１１に供給される。
【００２２】
吐出空気流路１５には、圧縮機９側から順に、タービン１３からの排燃焼ガスと吐出空気とを熱交換させるエアヒータ１９と、吐出空気の流量を調整する第一流量調整弁２１と、排出空気流路１７の排出空気と吐出空気とを熱交換させる空気熱交換器２３と、吐出空気を燃焼する燃焼器２５と、が備えられている。
排出空気流路１７には、空気熱交換器２３の下流側にＳＯＦＣ７とガスタービン３とを切り離す第一開閉弁２７が備えられている。
【００２３】
吐出空気流路１５には、第一流量調整弁２１を挟んで上流側に分岐点Ａが、下流側に合流点Ｂが設けられている。この分岐点Ａと合流点Ｂとを接続する冷却流路（冷却ライン）２９が備えられている。言い換えると、冷却流路２９は、吐出空気流路１５の一部に並列するように取り付けられている。したがって、吐出空気流路１５および冷却流路２９は、吐出空気をＳＯＦＣ７へ供給するものであり、本発明の空気供給ラインの系統を構成している。
【００２４】
冷却流路２９には、モータ３５で駆動されるファン３７を備えた冷却装置（冷却器）３１と、吐出空気の流量を調整する第二流量調整弁３３とが備えられている。モータ３５は、冷却装置３１の下流側の吐出空気の温度によって回転数が制御される。
冷却装置３１は、これに限らず水冷式のもの等、適宜形式のものが用いられてもよい。
冷却流路２９の冷却装置３１の上流側には、分岐点Ｃが設けられている。分岐点Ｃと排出空気流路１７における第一開閉弁２７の下流側に設けられた合流点Ｄとを接続するバイパス流路３９が備えられている。バイパス流路３９には、吐出空気の流量を調整する第三流量調整弁４１が備えられている。
【００２５】
ＳＯＦＣ７の燃料極には、燃料ガス流路４３から高温の燃料ガス、たとえば、都市ガス（天然ガス）が供給される。この燃料ガスはＳＯＦＣ７で還元剤として用いられた後、ＳＯＦＣ７の燃料極側から排燃料ガスとして排出される。この排燃料ガスは、排燃料ガス流路４５を通ってガスタービン燃焼器１１に供給される。
燃料ガス流路４３には、排燃料ガス流路４５の排燃料ガスから熱回収する燃料ガス熱交換器４７が備えられている。排燃料ガス流路４５には、排燃料ガスの圧力を調整する圧力制御弁４９が備えられている。
【００２６】
ガスタービン燃焼器１１では、排出空気流路１７からの排出空気を用いて排燃料ガス流路４５から供給される排燃料ガスおよび別途供給される燃料ガス、たとえば、都市ガス（天然ガス）を燃焼させ、生成した高温高圧の燃焼ガスをタービン１３へ供給する。
燃焼ガスの供給を受けたタービン１３では、燃焼ガスが膨張する際のエネルギーで回転して軸出力を発生する。この軸出力は、主として発電機５の駆動に使用されて電気エネルギーに変換されるが、一部は圧縮機９の駆動源として使用される。
燃焼ガスは、タービン１３で仕事をした後には排燃焼ガスとして排出される。
【００２７】
なお、上述のように、ＳＯＦＣ７から排出された排燃料ガスの全てをガスタービン燃焼器１１に送る構成されていてもよいし、ＳＯＦＣ７から排出された排燃料ガスの一部を再びＳＯＦＣ７の燃料極側に戻し、残りの排燃料ガスの一部をガスタービン燃焼器１１に送るように構成されていてもよい。
あるいは、もともとＳＯＦＣ７から排出された排燃料ガスを再びＳＯＦＣ７の燃料極側に循環させる排燃料ガス循環流路を有するＳＯＦＣコンバインド発電システム１において、排燃料ガス循環流路を流れる排燃料ガスの少なくとも一部をガスタービン燃焼器１１に送るように構成されていてもよい。
【００２８】
ＳＯＦＣ７、空気熱交換器２３、燃料ガス熱交換器４７および燃焼器２５は、圧力容器５１の内部に設置されている。
【００２９】
次に、上記の構成からなるＳＯＦＣコンバインド発電システム１について、その運転手順とともに作用を説明する。
停止状態にあるガスタービン３およびＳＯＦＣ７の運転を開始する時には、最初にガスタービン３の運転を開始する。
このとき、第一流量調整弁２１、第一開閉弁２７、第二流量調整弁３３および圧力制御弁４９は全閉とされ、第三流量調整弁４１のみが開放されている。
【００３０】
この状態からガスタービン３の運転を通常の手順に従って開始すると、圧縮機９で圧縮され、吐出される吐出空気は、吐出空気流路１５、冷却流路２９、バイパス流路３９および排出空気流路１７を経由してガスタービン燃焼器１１に供給される。
ガスタービン燃焼器１１は、この吐出空気を用いて別途供給される燃料ガスを燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成しタービン１３へ供給する。
【００３１】
タービン１３は、供給された燃焼ガスを膨張させて回転し、軸出力を発生する。この軸出力は、主として発電機５の駆動に使用されて電気エネルギーを生成するとともに一部は圧縮機９を駆動する。
燃焼ガスは、タービン１３で仕事をした後でも高温を保っており、エアヒータ１９で吐出空気を加熱し、排燃焼ガスとして排出される。
その結果、ガスタービン３の負荷が順次上昇し、比較的短時間で定格運転に達し、発電機５による発電が可能になる。
【００３２】
ガスタービン３の負荷が順次上昇すると、ガスタービン燃焼器１１に投入される燃料流量が増加し燃焼ガス温度が上昇し、エアヒータ１９で熱交換される吐出空気の温度が順次高くなる。
吐出空気によってＳＯＦＣ７を暖めるためにタイミングを見て第一流量調整弁２１を開き吐出空気の一部をＳＯＦＣ７へ供給する。少し遅れて第一開閉弁２７を開いて、ＳＯＦＣ７から排出される排出空気をガスタービン燃焼器１１へ供給する。
そして、第三流量調整弁４１を徐々に閉め、一方で第一流量調整弁２１を徐々に開き、最終的には、第一流量調整弁２１のみが開いた状態とする。これにより順次昇温される吐出空気をＳＯＦＣ７へ供給してＳＯＦＣ７を徐々に昇温する。
【００３３】
ガスタービン３が定格運転に至ると、タービン１３の排燃焼ガスで加熱された吐出空気は、たとえば、４００℃程度まで昇温される。一方、ＳＯＦＣ７が運転開始状態とされるには、たとえば、６００℃程度まで昇温される必要があるので、燃焼器２５によって吐出空気を加熱することによってＳＯＦＣ７をこの温度まで昇温することになる。
このとき、燃焼器２５を着火するタイミングで、冷却装置３１によって燃焼器２５に至る吐出空気の温度を低下させる。すなわち、第二流量調整弁３３を開き、吐出空気の一部が冷却流路２９を通過するようにし、かつ、モータ３５によってファン３７を回転する。
【００３４】
これにより、冷却流路２９を通過する吐出空気は冷却されるので、合流点Ｂでの吐出空気の温度が低下する。冷却通路２９を通過する割合と、冷却装置３１の冷却性能を適宜調整して、吐出空気の温度を所要の温度まで低下させることができる。
燃焼器２５が点火されると、吐出空気は、たとえば、１００℃程度一気に昇温されるが、冷却装置３１によって燃焼器２５に至る吐出空気の温度を、たとえば、１００℃程度低下させておけば、燃焼器２５を出てＳＯＦＣ７へ供給される吐出空気の温度は変動しないこととなる。
【００３５】
その後、冷却装置３１による冷却性能および冷却流路２９を通過する吐出空気の割合を調整し、吐出空気に対する冷却度合いを順次弱めると、燃焼器２５を出てＳＯＦＣ７へ供給される吐出空気の温度は、たとえば、４００℃程度から５００℃程度まで徐々に昇温される。
さらに、燃焼器２５に投入される燃料ガスの量を増加させることによって吐出空気は５００℃程度からさらに昇温されてＳＯＦＣ７に供給される。
【００３６】
このように、吐出空気を冷却する冷却装置３１と吐出空気を加熱する燃焼器２５と併せて用いることによってＳＯＦＣ７へ供給する吐出空気の温度を細かく調節することができる。
また、燃焼器２５の点火に伴う急激な温度上昇を抑制できるので、ＳＯＦＣ７に与える熱衝撃を抑制することができ、損傷等が発生するのを抑制することができる。
【００３７】
ＳＯＦＣ７が徐々に昇温される吐出空気によって昇温され、たとえば、６００℃程度になると、空気極に供給される吐出空気と別途燃料極に供給される燃料ガスとが反応し、電気エネルギーを生成し始める。
なお、この時点では圧力制御弁４９は閉じられており、排燃料ガス流路４５に供給されるＳＯＦＣ７の燃料極から排出される排燃料ガスは図示しない排気ラインから排出され、ガスタービン燃焼器１１には供給されていない。
【００３８】
この反応によってＳＯＦＣ７は発熱し、自然と温度が上昇するようになる。すなわち、ＳＯＦＣ７は外部から熱を与えられなくても自ら温度を上昇させ、あるいは維持できる、いわゆる、熱的自立状態になる。
これに伴いＳＯＦＣ７からの排出空気の温度が上昇するが、この熱量は空気熱交換器２３によって吐出空気と熱交換され一部回収される。
【００３９】
ＳＯＦＣ７が熱的自立状態となると、供給される吐出空気の温度が高いと、ＳＯＦＣ７の温度が設定された温度よりも高くなる不具合が発生する恐れがあるので、燃焼器２５により加熱を停止する。
この場合、燃焼器２５への燃料ガスの供給を徐々に少なくし点火時の最低投入量とする。これにより、燃焼器２５から出る吐出空気の温度は、たとえば、６００℃程度から５００℃程度まで降温する。
【００４０】
次いで、冷却装置３１を用いて燃焼器２５へ入る吐出空気の温度を徐々に降温する。すなわち、冷却装置３１による冷却性能および冷却流路２９を通過する吐出空気の割合を調整し、吐出空気に対する冷却度合いを順次強めると、燃焼器２５へ供給される吐出空気の温度は、たとえば、４００℃程度から３００℃程度まで徐々に降温される。
これにより、最低量の燃料ガスとされている燃焼器２５から出てＳＯＦＣ７に供給される吐出空気の温度は、たとえば、５００℃程度から４００℃程度まで徐々に降温される。
その後、冷却通路２９への吐出空気の導入を停止し、燃焼器２５に至る吐出空気の温度を燃焼器２５が消火されるタイミングに合わせ、圧縮機９からの吐出空気をそのままＳＯＦＣ７へ供給するようにする。
【００４１】
このように、ＳＯＦＣ７へ供給される吐出空気の温度を６００℃程度から４００℃程度まで徐々に降温することができる。
これにより、燃焼器２５の消火に伴いＳＯＦＣ７へ供給される吐出空気の温度が一気に低下することを抑制できるので、この急激な温度変化によってＳＯＦＣ７の熱的自立状態が崩れる等、性能に影響が現れることを抑制することができる。
【００４２】
ＳＯＦＣ７が安定して稼働し始めると、第二流量調整弁３３は閉じたままとし、吐出空気が冷却流路２９を通過しないようにすることができる。
このようにすると、吐出空気は冷却装置３１を通過しないので、吐出空気は冷却器によって圧損を受けることを防止できる。
これにより、吐出空気はスムーズにＳＯＦＣ７へ供給されるので、ＳＯＦＣ７の運転を安定して行うことができる。
【００４３】
また、定常運転中に圧縮機９から吐出空気の温度が高く変化するような場合、吐出空気の一部を冷却流路２９に流し、冷却装置３１によって冷却することによって所定の温度域に戻すことができるし、さらにそれよりも低い温度とすることができる。
冷却流路２９を流れる割合および冷却装置３１の冷却性能を調整することによって、ＳＯＦＣ７へ供給する吐出空気の温度を低温にすることができる。たとえば、吐出空気の全量を冷却流路２９へ流し、冷却装置３１で冷却することにより１００℃以下にすることができる。
【００４４】
ＳＯＦＣ７の運転を停止する場合、ＳＯＦＣ７の温度を１００℃以下に下げて、燃料ガスの供給を断つようにすることがある。
冷却流路２９を流れる割合および冷却装置３１の冷却性能を調整し、吐出空気の温度を１００℃以下にまで徐々に低下させて吐出空気を供給することによってガスタービン３が運転中であってもＳＯＦＣ７の温度を低下させることができるので、短時間に、簡単に、かつ、効率的に降温操作を行うことができる。
すなわち、自然冷却のように降温に２週間もかかることはない。また、圧縮機９を別途装備されたモータ、たとえば、発電機５で駆動して温度が低い吐出空気を作り降温するもののように、圧力を揃えるためにＳＯＦＣ７とガスタービン３とを切り離し、圧力を調整した後、再度両者を接続する作業が不要となる。
【００４５】
このように冷却装置３１を用いて吐出空気を冷却できるようにしたので、圧縮機９からの吐出空気の温度を調整してＳＯＦＣ７へ供給することができる。これにより、ＳＯＦＣ７の起動・停止時の熱衝撃を抑制できるとともにその操作性を向上させることができる。
【００４６】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、冷却通路２９の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図２は、本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の概略構成を説明するブロック図である。
【００４７】
本実施形態では、分岐点Ａで吐出空気流路１５から分岐された冷却流路２９は、燃焼器２５の下流側に位置する合流点Ｂ０で吐出空気流路１５に合流している。言い換えると、冷却流路２９は、空気熱交換器２３の上流側位置で吐出空気流路１５から分岐し、空気熱交換器２３の下流側位置で吐出空気流路１５に合流している、すなわち、冷却流路２９は空気熱交換器２３を通らないように設置されている。
また、バイパス流路３９は、吐出空気流路１５における分岐点Ａよりも下流側に位置する分岐点Ｃ０と、排出空気流路１７の合流点Ｄとを接続するように設置されている。
【００４８】
このように構成された本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の運転手順および作用については上述の第一実施形態のそれらと同様であるので、その部分についての重複した記載を省略する。
【００４９】
冷却装置３１は、主としてＳＯＦＣ７の起動・停止時に用いられるが、定常運転中においても必要に応じて用いられる。
空気熱交換器２３は、ＳＯＦＣ７が熱的自立状態となると、ＳＯＦＣ７から排出される比較的高温の排出空気と吐出空気流路１５の比較的低温の吐出空気との間で熱交換を行っている。これにより、吐出空気は昇温されて燃焼器２５に供給され、一方、排出空気は降温されてガスタービン燃焼器１１に供給されている。
【００５０】
冷却装置３１が作動して吐出空気を冷却した場合、上述の第一実施形態では、冷却された吐出空気が空気熱交換器２３を通過することになるので、排出空気は通常よりも大きな熱量を奪われることになる。このため、ガスタービン燃焼器１１に供給される排出空気の温度が低下するので、ガスタービン燃焼器１１の燃焼状態が悪化し、燃料ガスの投入量が増加する恐れがある。
【００５１】
本実施形態では、冷却装置３１で冷却された吐出空気は燃焼器２５の下流側で合流して吐出空気の温度を下げるので、空気熱交換器２３を通る吐出空気に影響することはない。
したがって、空気熱交換器２３を通る排出空気は通常の熱量以上に熱量を奪われることはないので、ガスタービン燃焼器１１に供給される排出空気の温度が所定以上に低下することを抑制することができる。これにより、ガスタービン燃焼器１１の燃焼状態が悪化し、燃料ガスの投入量が増加する事態を回避することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、冷却流路２９の合流点Ｂ０を燃焼器２５の下流側位置としているが、これは図２に２点鎖線で示すように燃焼器２５と空気熱交換器２３との間の合流点Ｂ１で合流するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施形態のように冷却流路２９が燃焼器２５の下流側で合流するようにすると、ＳＯＦＣ７へ供給される吐出空気の温度を直接調整することができる。
したがって、たとえば、第一実施形態のように燃焼器２５での温度上昇の状態を予想して温度を調整するものと比較して調整精度を向上させることができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の第二実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ＳＯＦＣコンバインド発電システム
３  ガスタービン
７  ＳＯＦＣ
９  圧縮機
１１  ガスタービン燃焼器
１５  吐出空気流路
１７  排出空気流路
２３  空気熱交換器
２５  燃焼器
２９  冷却流路
３１  冷却装置
【図１】
0005185658.tif 000002
【図２】
0005185658.tif 000003